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负载铵态氮对生物炭钝化土壤中镉性能的影响

中国环境科学 2024年第3期44卷 1418-1425页

作者：胡嘉源王倩吴贝贝施维林史广宇苏州科技大学环境科学与工程学院江苏苏州215009 蚌埠康源生态环境科技有限公司安徽蚌埠233000

设置室内土壤试验和模拟吸附试验,以探究负载铵态氮对生物炭钝化镉能力的影响,并研究负载铵态氮影响生物炭钝化土壤中镉能力的机理.结果表明,相较于仅施加生物炭和生物炭/氯化铵混施的土壤,施加负载铵态氮的生物炭可以显著降低土壤中二... 详细信息

设置室内土壤试验和模拟吸附试验,以探究负载铵态氮对生物炭钝化镉能力的影响,并研究负载铵态氮影响生物炭钝化土壤中镉能力的机理.结果表明,相较于仅施加生物炭和生物炭/氯化铵混施的土壤,施加负载铵态氮的生物炭可以显著降低土壤中二乙三胺五乙酸提取态镉的含量约19.20%和23.34%(P镉(0.10mg/L)的吸附能力显著提高约11.70%(P镉能力的重要原因.负载铵态氮可以提高生物炭钝化土壤中镉的能力,负载铵态氮的生物炭是一种极具潜力的土壤调理剂.

关键词：生物炭铵态氮镉土壤微生物群落结构

金属螯合蛋白异源表达提高E.coli对镉的生物吸附能力:修复潜力和潜在机制

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Journal of Central South University 2024年第4期31卷 1265-1275页

作者：武晨吴玉俊易盛炜李峰 College of Environment and Resources Xiangtan UniversityXiangtan 411105China Hunan Provincial University Key Laboratory for Environmental and Ecological Health Xiangtan UniversityXiangtan 411105China Hunan Provincial University Key Laboratory for Environmental Behavior and Control Principle of New Pollutants Xiangtan UniversityXiangtan 411105China

镉(Cd)作为一种生物非必需的有毒重金属,通过自然排放或人类活动进入环境,对人类健康构成威胁。在微生物中高效表达金属螯合蛋白(MCP)可以增强生物对Cd的吸附能力。本研究构建了mcp基因编码的MCP的异源表达体系(GEM01),探究了其对Cd的... 详细信息

镉(Cd)作为一种生物非必需的有毒重金属,通过自然排放或人类活动进入环境,对人类健康构成威胁。在微生物中高效表达金属螯合蛋白(MCP)可以增强生物对Cd的吸附能力。本研究构建了mcp基因编码的MCP的异源表达体系(GEM01),探究了其对Cd的吸附效果和潜在机制。结果表明,Cd^(2+)调控GEM01中mcp基因丰度,mcp基因的表达增加了Cd^(2+)的生物吸附能力(8.09 mg/g,比对照组高2.32倍)。在GEM01自溶过程中Cd^(2+)的保留率为87.87%。荧光光谱和分子动力学模拟表明了Cd^(2+)与MCP之间存在较强的相互作用且Cd^(2+)影响了MCP的二级结构。FT-IR证明了MCP中的官能团(如羧基、甲基和亚甲基)参与了MCP与Cd^(2+)的相互作用。分子对接进一步表明MCP蛋白表面的一些极性和亲水残基(如天冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸和组氨酸)通过静电引力与Cd^(2+)结合。本研究为MCP介导的Cd^(2+)生物修复提供了新的见解,为微生物修复重金属污染提供了基因资源。

关键词：镉 mcp基因金属螯合蛋白相互作用微生物修复

碳黑与镉复合暴露经PERK通路致人支气管上皮细胞自噬与炎症反应

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中华劳动卫生职业病杂志 2024年第1期42卷 1-9页

作者：毛儒琳郑丽婷梁晓虹吕少霞邵月婷广州医科大学公共卫生学院化学致癌研究所广州511436

目的探究碳黑与镉(cadmium,Cd)复合暴露对人支气管上皮细胞株16HBE细胞蛋白激酶R样内质网激酶(protein kinase R-like endoplasmic reticulum kinase,PERK)通路的影响,及其所致自噬和炎症反应的作用机制。方法于2022年1月,复苏培养人支... 详细信息

目的探究碳黑与镉(cadmium,Cd)复合暴露对人支气管上皮细胞株16HBE细胞蛋白激酶R样内质网激酶(protein kinase R-like endoplasmic reticulum kinase,PERK)通路的影响,及其所致自噬和炎症反应的作用机制。方法于2022年1月,复苏培养人支气管上皮16HBE细胞。将碳黑纳米颗粒(carbon black nanoparticles,CBNPs)氧化后吸附Cd^(2+)构建CBNPs-Cd复合物。CCK-8试验检测CBNPs与Cd不同浓度和时间组合暴露对16HBE细胞活力的影响。以2μg/ml Cd,100μg/ml CBNPs,100μg/ml CBNPs+2μg/ml Cd联合暴露24 h作为后续剂量分组。分别应用透射电镜检测自噬体和自噬溶酶体数量。蛋白免疫印迹(Western blotting)法检测PERK通路蛋白PERK、真核翻译起始因子2α(eukaryotic initiation factor 2α,eIf2α)、激活转录因子4(activating transcription factor 4,ATF4)、自噬相关蛋白螯合体1(sequestosome 1,SQSTM1)/P62和微管相关蛋白1轻链3(microtubule-associated protein 1 light chain 3,MAlPILC3,简称LC3)的表达。以基因沉默技术抑制PERK基因后,检测自噬标志蛋白P62、LC3的变化,使用荧光定量PCR技术检测炎症因子白细胞介素-6(interleukin-6,IL6)、白细胞介素-8(interleukin-8,IL8)的表达。多组比较采用单因素方差分析,组内两两之间的比较采用LSD检验;多因素的成分分析采用析因分析。结果CBNPs与Cd单独/复合暴露24 h后,16HBE细胞活力变化均无统计学意义(P>0.05)。与对照组比较,CBNPs与Cd单独/复合暴露组16HBE细胞P62和LC3表达均明显升高(P0.05),但复合暴露组p-PERK/PERK、p-eIf2α/eIf2α、ATF4蛋白的表达均升高(P0.05)。结论CBNPs-Cd复合暴露可能通过激活PERK-eIf2α-ATF4通路,致人支气管上皮细胞自噬受阻、炎症反应增加。

关键词：镉碳黑纳米颗粒上皮细胞蛋白激酶R样内质网激酶-真核翻译起始因子2α-激活转录因子4(PERK-eIF2α-ATF4)通路自噬炎症

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基于生态安全的我国土壤镉环境基准研究

地学前缘 2024年第2期31卷 130-136页

作者：丁昌峰周志高王玉荣张桃林王兴祥中国科学院南京土壤研究所江苏南京210008 中国科学院大学北京100049 中国科学院红壤生态实验站江西鹰潭335211

土壤镉(Cd)污染的生态安全问题不容忽视,我国目前尚缺乏基于生态风险的土壤Cd环境基准。本研究通过调研国内外关于土壤Cd的生态毒性研究,收集并筛选基于我国土壤的Cd毒性效应数据,采用物种敏感性分布法并结合Cd的生态毒性预测模型,推导... 详细信息

土壤镉(Cd)污染的生态安全问题不容忽视,我国目前尚缺乏基于生态风险的土壤Cd环境基准。本研究通过调研国内外关于土壤Cd的生态毒性研究,收集并筛选基于我国土壤的Cd毒性效应数据,采用物种敏感性分布法并结合Cd的生态毒性预测模型,推导不同用地方式下的土壤全量和EDTA提取态Cd生态安全环境基准。共收集与筛选出包含13个物种或生态过程的126个土壤Cd生态毒性数据,其中陆生植物毒性数据60个(6个物种)、无脊椎动物毒性数据39个(3个物种)、生态过程毒性数据27个(4种指标)。土壤Cd生态毒性预测模型研究结果表明,土壤pH是影响Cd生态毒性的最重要因子。自然保护地和农业用地、公园用地、住宅用地、商服及工业用地不同土壤pH值范围的土壤全量Cd生态安全基准分别为1.91~5.25、3.94~11.1、7.59~22.0和10.5~30.8 mg·kg^(-1),基于EDTA提取态Cd的生态安全基准分别为1.13~3.12、2.34~6.62、4.51~13.1和6.24~18.4 mg·kg^(-1)。研究结果可为我国土壤污染风险管控标准的制修订提供依据。

关键词：土壤镉生态毒性物种敏感性分布环境基准

镉砷胁迫下玉米幼苗的生理响应和抗氧化系统特征

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农业环境科学学报 2024年第4期43卷 752-762页

作者：宋琳刘梦宇周航曾鹏廖柏寒辜娇峰中南林业科技大学环境科学与工程学院长沙410004

为探究玉米幼苗在镉(Cd)和砷(As)胁迫下的生理性状、重金属累积和抗氧化系统特征,以具有Cd低累积特性的玉米DJ26为应试品种,开展水培试验。结果表明:在单一As胁迫下,玉米植株鲜质量和叶片总叶绿素含量分别显著下降76.0%和52.8%,而在单... 详细信息

为探究玉米幼苗在镉(Cd)和砷(As)胁迫下的生理性状、重金属累积和抗氧化系统特征,以具有Cd低累积特性的玉米DJ26为应试品种,开展水培试验。结果表明:在单一As胁迫下,玉米植株鲜质量和叶片总叶绿素含量分别显著下降76.0%和52.8%,而在单一Cd及低浓度Cd和As复合胁迫下,玉米的生长性状差异小,表现出一定耐受性。随培养液Cd浓度的增大,玉米各部位Cd含量增大,As的加入进一步使根系Cd含量增大14.1%~103.5%,但使茎叶Cd含量降低28.9%~72.6%;相比单一As胁迫,Cd的加入对茎叶As含量有增大效应,增大170.1%~198.8%,表明复合胁迫下As促进了Cd在根系中的累积并降低了Cd向地上部转运,Cd则促进了As向地上部的转运。复合胁迫下玉米具有较强的抗氧化调节能力,玉米根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性随培养液中Cd浓度的增加呈现先增大后降低的趋势,而过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均显著高于单一Cd胁迫,在叶片中分别增大了366.0%~1409.8%和1372.7%~4366.7%,根系中分别增大了27.4%~702.2%和230.0%~1004.0%。复合胁迫下丙二醛(MDA)含量玉米叶片中增大而根系中降低,叶片受到Cd和As的显著毒害。研究表明,玉米幼苗对单一Cd及低浓度Cd和As复合胁迫具有耐受性,其根系对Cd和As具有较强富集能力和有限转运能力,具备在单一Cd或Cd和As复合污染严格管控区安全生产的潜力。

关键词：玉米镉砷胁迫生理性状抗氧化系统

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微小RNA-221-3p通过DDIT4抑制镉诱导的TM3细胞凋亡机制

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卫生研究 2024年第3期53卷 478-486页

作者：罗皓珑陈梦圆骈雅婧周丽任香梅徐州医科大学公共卫生学院营养学教研室徐州市环境与健康重点实验室徐州221004

目的探讨微小RNA(microRNA,miRNA)中的miR-221-3p靶向DNA损伤诱导转录本4(DNA-damage-inducible transcript 4,DDIT4)对镉诱导小鼠睾丸间质细胞凋亡的影响和机制。方法小鼠睾丸间质细胞(mouse testicular stromal cells,TM3)经不同浓度的镉(0、10、20、30和40μmol/L)染毒后,使用CCK-8检测细胞活性。提取镉染毒TM3细胞的总RNA,以差异倍数(fold change,FC)>1.2,P镉染毒组(CdCl2,20μmol/L)和镉染毒+miR-221-3p模拟物组,其中对镉染毒+miR-221-3p模拟物组,先将miR-221-3p模拟物转染进TM3细胞,再联合镉染毒24 h。Hoechst染色检测细胞形态,流式细胞仪分析细胞凋亡率,实时荧光定量PCR和Western blot免疫印迹法检测DDIT4表达水平,双荧光素酶报告基因实验验证miR-221-3p与DDIT4的结合,生物信息学分析DDIT4的功能及与细胞凋亡的关联,过表达miR-221-3p后观察B淋巴细胞瘤-2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)和B淋巴细胞瘤-2相关X蛋白(Bcl-2 associated X protein,BAX)的表达水平。结果镉染毒可降低TM3细胞活性且存在剂量-效应关系。细胞形态学发现,与对照组相比,镉染毒组细胞皱缩、细胞核浓染,凋亡率升至19.66%±0.45%(P镉染毒组相比,镉染毒+miR-221-3p模拟物组正常形态细胞增多,凋亡率降至13.76%±0.37%(P镉染毒组miR-221-3p表达水平下调(P镉染毒组相比,镉染毒+miR-221-3p模拟物组DDIT4表达水平下调(P镉诱导的TM3细胞凋亡。

关键词：镉细胞凋亡微小RNA-221-3p DNA损伤诱导转录本4

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原位快速检测重金属镉的研究进展

粮油食品科技 2024年第2期32卷 127-135页

作者：闵建锋方梦旗栾云霞中材地质工程勘查研究院有限公司北京100102 北京市农林科学院质量标准与检测技术研究所北京100097 北京城市学院生物医药学部北京100191

镉是一种对环境和人体健康有害的重金属,虽然基于原子吸收光谱仪和电感耦合等离子体质谱仪等大型仪器的常规检测方法准确度高,但不能满足快速现场检测和高通量筛查的需求。镉的原位快速检测技术,可以在粮食安全、农业物联网、生物育种... 详细信息

镉是一种对环境和人体健康有害的重金属,虽然基于原子吸收光谱仪和电感耦合等离子体质谱仪等大型仪器的常规检测方法准确度高,但不能满足快速现场检测和高通量筛查的需求。镉的原位快速检测技术,可以在粮食安全、农业物联网、生物育种和环境监测等领域提供一种新型、高效、实时的方法,特别是在筛选不同镉吸收和积累特性的植物品种方面具有很大的应用潜力。本文从检测技术原理和特点入手,总结了针对动植物体内重金属镉的快速原位检测的不同技术,如电化学传感技术、荧光传感技术、光学传感器技术等,及其在食品安全监测、风险评估和在生物体内的迁移、转化和积累等领域的研究进展、应用前景和发展方向,以期为相关的科研工作提供技术参考。

关键词：重金属镉原位快速检测

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植物重金属镉积累调控机制及其应用研究进展

植物生理学报 2024年第2期60卷 185-210页

作者：彭佳师王娅婷王梦琦卢玲丽汪鹏李柱李赛陈思颖孟栓顾天宇徐文忠晁振飞黄煜琪金崇伟晁代印陈彩艳吴龙华滕应赵方杰龚继明湖南科技大学生命科学与健康学院重金属污染土壤生态修复与安全利用湖南省高校重点实验室湖南湘潭411201 中国科学院分子植物科学卓越创新中心植物分子遗传国家重点实验室上海200032 浙江大学环境与资源学院教育部环境修复与生态健康重点实验室杭州310058 南京农业大学资源与环境科学学院作物遗传与种质创新国家重点实验室南京210095 中国科学院南京土壤研究所中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室南京210008 中国科学院亚热带农业生态研究所中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125 湖南农业大学农学院长沙410128 中国科学院植物研究所北方资源植物重点实验室北京100093

镉(Cd)容易通过食物链对人体产生毒害,其引起的“痛痛病”是人类历史上重要的公共卫生事件。Cd是我国当前土壤中的主要无机污染物,“镉大米”等事件仍时有发生,严重威胁粮食安全和人体健康。植物作为初级生产者,是人体Cd暴露的的主要途... 详细信息

镉(Cd)容易通过食物链对人体产生毒害,其引起的“痛痛病”是人类历史上重要的公共卫生事件。Cd是我国当前土壤中的主要无机污染物,“镉大米”等事件仍时有发生,严重威胁粮食安全和人体健康。植物作为初级生产者,是人体Cd暴露的的主要途径。因此,阐释Cd向植物迁移、在植物体内的转运以及植物的Cd耐受机理,并依此指导低Cd作物的遗传改良和Cd污染环境的植物修复就具有重要的意义。本文综述了近10年来人们在植物Cd积累的调控机理、应对Cd污染的作物改良以及植物修复等方面的基础研究和应用成果,同时也探讨了该领域未来亟待解决的一些重要科学问题以及作物遗传改良设计的途径。

关键词：镉低镉作物育种植物修复重金属超积累修复型作物

生物炭负载铁纳米颗粒对水溶液中镉的吸附性能

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环境工程学报 2024年第4期18卷 1120-1129页

作者：赵子萱刘则序隋悦孙博文惠晶曹博徐诚蛟江群东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030

通过高温共热解落叶粉末与Fe_(3)O_(4)的混合物,同步实现了生物质炭化和三价铁的还原,一步制备了含有零价铁的生物炭负载纳米铁颗粒(FeNPs@BC)。批量吸附实验结果表明:当落叶生物质粉末与Fe_(3)O_(4)的比例为25:1时,制备的复合材料对镉... 详细信息

通过高温共热解落叶粉末与Fe_(3)O_(4)的混合物,同步实现了生物质炭化和三价铁的还原,一步制备了含有零价铁的生物炭负载纳米铁颗粒(FeNPs@BC)。批量吸附实验结果表明:当落叶生物质粉末与Fe_(3)O_(4)的比例为25:1时,制备的复合材料对镉的吸附效果最佳。吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型。这证明FeNPs@BC主要以化学吸附为主,室温下最大平衡吸附量可达145.208 mg·g^(-1)。FeNPs@BC对水中Cd^(2+)的吸附能力优越,制备工艺简单,为生物炭基材料去除污水中Cd^(2+)可提供理论基础和可替代的吸附材料。

关键词：生物炭零价铁镉吸附